JP2010201991A

JP2010201991A - 船舶及び船舶における可燃性ガスの処理方法

Info

Publication number: JP2010201991A
Application number: JP2009047629A
Authority: JP
Inventors: Shinya Yuasa; 伸哉湯浅
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2010-09-16

Abstract

【課題】可燃性ガスを発生する固形物をばら積み状態で収納する貨物倉を備えた船舶において、航行中に発生する可燃性ガスの燃焼で得られるエネルギーを、航行中の推進原動機の排熱エネルギーと組合せて船内電力及び加熱用の熱源として有効利用できる船舶及び船舶の可燃性ガスの処理方法を提供する。
【解決手段】船舶の推進エネルギーを発生する主機関２による排気ガスＧの熱エネルギーで蒸気Ｓ１を発生させる排熱回収熱交換器４と、ガス燃料Ｇｆと液体燃料Ｌｆを燃料にして蒸気Ｓ２を発生する二元燃料焚きボイラ５と、蒸気Ｓで発電する蒸気タービン発電機６を備え、前記二元燃料焚きボイラ５で可燃性ガスから発生させた蒸気Ｓ２を、前記排熱回収熱交換器４から発生する蒸気Ｓ１と共に、前記蒸気タービン発電機６に供給して発電するか、または、蒸気消費機器７に供給して使用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、天然ガスハイドレート（ＮＧＨ）ペレット等の可燃性ガスを発生する固形貨物を運搬するための船舶及び船舶における可燃性ガスの処理方法に関する。

最近、天然ガスハイドレートが注目され、天然ガスをガスハイドレートペレットの形態のままばら積み状態で運搬することが検討されている。しかし、このガスハイドレートペレットを運搬する際には、常時、ガスハイドレートの分解により可燃性ガスが発生する。

通常、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の可燃性ガスを発生する液体貨物を運搬するＬＮＧ船では、貨物タンクから発生したボイルオフガスを船内のエネルギー源として、次のように利用されている。

一つ目は、図３に示すように、ガス燃料と液体燃料の両方を燃料とする二元燃料焚きボイラ１１で液体燃料Ｌｆと共にボイルオフガスをガス燃料Ｇｆとして燃焼して、発生した蒸気Ｓを主蒸気タービン１２、蒸気タービン発電機１４、その他の蒸気駆動装置や加熱装置等の蒸気消費機器１５に利用している。この主蒸気タービン１２でプロペラ１３を回転駆動する。

二つ目は、図４に示すように、ガス燃料と液体燃料の両方を燃料とする二元燃料焚きディーゼル発電機１６で液体燃料Ｌｆ若しくはボイルオフガスをガス燃料Ｇｆとして燃焼し、発生した電力Ｅを、プロペラ１３を回転させる主推進電動機１７と船内用の電力Ｅに利用する。三つ目は、図５に示すように、ガス燃料と液体燃料の両方を燃料とする二元燃料焚きディーゼル主機１８で燃焼して、燃焼エネルギーをプロペラ１３の回転に利用する。

また、海洋油田から原油を採掘する洋上生産設備（ＦＰＳＯ）では、図６に示すように、原油と同時に採取される随伴ガス等をガス燃料Ｇｆとして液体燃料Ｌｆと共に、ガス燃料と液体燃料の両方を燃料とする二元燃料焚きボイラ１１で燃焼し、発生した蒸気Ｓを蒸気タービン発電機１４や加熱装置等の蒸気消費機器１５の熱源として利用している。

しかしながら、ＮＧＨ等の可燃性ガスを発生する固形貨物を運搬する船舶の場合には、主に貨物倉内の固形貨物が分解して可燃性ガスが発生する。この発生した可燃性ガスをＬＮＧ運搬船と同様な方式を採用して、船の推進に利用することも考えられるが、発生する可燃性ガスの量がＬＮＧ運搬船のボイルオフガスに比べて少なく、推進原動機が必要とするエネルギー量に対しては不足するので、推進原動機に利用するのは現実的ではないという問題がある。

また、メタンを主成分とするボイルオフガスのような可燃性ガスは温暖化係数も高いことから、大気中への放出は極力避けるべきで、少なくとも燃焼処理を行って、メタンよりも温暖化係数の低い二酸化炭素にしてから排出する必要がある。また、この燃焼処理で発生するエネルギーを利用することが好ましいが、ＮＧＨ等から発生する量的に少ない可燃性ガスでは、それ単体ではエネルギー源として利用するのは難しいという問題がある。

これらの問題を解決するために、推進機関の燃料に供するには少な過ぎ、船内の電力を賄うには多過ぎるボイルオフガスを使って推進機関のパワーをアップするために、ガスハイドレートから発生したボイルオフガスをガス圧縮機で圧縮し、このガス圧縮機で圧縮されたボイルオフガスを燃焼器に供給すると共に、過給機付きのディーゼル機関から排出された高温排ガスを導入してボイルオフガスを燃焼させ、このボイルオフガスの燃焼によって生じた高温高圧の燃焼ガスを過給機に導入して過給機の出力増加を図るガスハイドレート輸送船のボイルオフガス処理方法及び装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

このガスハイドレート輸送船のボイルオフガス処理方法及び装置では、ガス圧縮機と燃焼器を使用して過給機付きディーゼル機関のパワーアップを図っているが、ガス圧縮機等を備えずに、また、過給機付きディーゼル機関以外の主機関を備えた船舶においても可燃性ガスのエネルギーを利用できる方法があれば、より好ましいと考えられる。

特開２００５−３１９８６２公報

本発明は、上述の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、可燃性ガスを発生する固形物をばら積み状態で収納する貨物倉を備えた船舶において、船舶の航行中に発生する可燃性ガスの燃焼処理で得られるエネルギーを、航行中に発生する推進原動機の排熱エネルギーと組み合わせることにより、船内電力及び加熱用の熱源として有効利用することができる船舶及び船舶における可燃性ガスの処理方法を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明の船舶は、可燃性ガスを発生する固形物をばら積みする貨物倉を備えた船舶において、船舶の推進エネルギーを発生する主機関に、排気ガスの熱エネルギーを用いて蒸気を発生させる排熱回収熱交換器を設けると共に、ガス燃料と液体燃料の両方を燃料にして蒸気を発生する二元燃料焚きボイラと、蒸気で発電する蒸気タービン発電機を備えて構成し、前記二元燃料焚きボイラで、前記固形物から発生する可燃性ガスを焚いて蒸気を発生させると共に、この発生した蒸気を前記排熱回収熱交換器から発生する蒸気と共に前記蒸気タービン発電機に供給して発電するか、又は、蒸気消費機器に供給して使用するように構成される。

本発明の船舶及び船舶における可燃性ガスの処理方法によれば、発生量が少ない可燃性ガスを焚いて発生する蒸気を、主機関の排熱回収熱交換器で発生する蒸気と共に使用することで、可燃性ガスの燃焼処理と同時に、航行中の船内電力を供給する上記タービン発電機の蒸気供給源又は船内の加熱源として利用できるので、船内電力と船内の加熱源のために消費される燃料を軽減できる。

本発明に係る第１の実施の形態の船舶の船内エネルギーシステムにおける燃料と蒸気の系統を示した図である。本発明に係る第２の実施の形態の船舶の船内エネルギーシステムにおける燃料と蒸気の系統を示した図である。ガス焚きボイラでガス燃焼を行う船舶の船内エネルギーシステムにおける燃料と蒸気の系統を示した図である。ガス焚きディーゼル発電機でガス燃焼を行う船舶の船内エネルギーシステムにおける燃料と電力の系統を示した図である。ガス焚きディーゼル主機でガス燃焼を行う船舶の船内エネルギーシステムにおける燃料の系統を示した図である。ガス焚きボイラでガス燃焼を行う洋上生産設備におけるエネルギーシステムの燃料と蒸気の系統を示した図である。

以下、図面を参照して本発明に係る船舶及び船舶における可燃性ガスの処理方法について説明する。図１に示すように、本発明に係る第１の実施の形態の船舶は、船内エネルギーシステム１を有して構成され、この船内エネルギーシステム１は、可燃性ガスを発生する固形物をばら積みする貨物倉を備えた船舶であり、主機関２を液体燃料焚きのディーゼル機関で構成している。

この液体燃料Ｌｆを燃焼して船舶のプロペラ３を回転させる推進エネルギーを発生する主機関２に、排気ガスＧの熱エネルギーを用いて蒸気Ｓ１を発生させる排熱回収熱交換器（排気ガスエコノマイザ）４を設けて構成する。それと共に、ガス燃料Ｇｆと液体燃料Ｌｆの両方を燃料にして蒸気Ｓ２を発生する二元燃料焚きボイラ５と、蒸気Ｓで発電する蒸気タービン発電機６を備えて構成する。

次に、上記の船舶における可燃性ガスの処理方法について説明する。この可燃性ガスの処理方法では、二元燃料焚きボイラ５で、貨物倉の固形物から発生する可燃性ガスをガス燃料Ｇｆとして焚いて蒸気Ｓ２を発生させる。この発生した蒸気Ｓ２を排熱回収熱交換器４から発生する蒸気Ｓ１と共に、蒸気タービン発電機６に供給して発電し、電力Ｅを供給する。または、これらの２つの蒸気Ｓ１，Ｓ２をその他の蒸気駆動機器や加熱装置等で形成される蒸気消費機器７に供給して、船内の加熱用の蒸気Ｓとして使用する。

次に、第２の実施の形態の船舶について説明する。この第２の実施の形態の船舶は、図２に示すような船内エネルギーシステム１Ａを有して構成される。この船内エネルギーシステム１Ａでは、第１の実施の形態の船内エネルギーシステム１の液体燃料焚きのディーゼル機関で構成される主機関２の代わりに、液体燃料焚きディーゼル機関２Ａａと発電機２Ａｂと推進電動機２Ａｃで構成される主機関２Ａを用いる。この主機関２Ａでは、液体燃料焚きディーゼル機関２Ａａで液体燃料Ｌｆを焚いて発電機２Ａｂを駆動し、発電機２Ａｂで発電した電力Ｅで推進電動機２Ａｃを駆動し、プロペラ３を回転させる。その他の構成は第１の実施の形態の船内エネルギーシステム１と同じ構成である。

次に、上記の船舶における可燃性ガスの処理方法について説明する。この可燃性ガスの処理方法では、液体燃料焚きディーゼル機関２Ａａで発生した排気ガスＧの熱エネルギーを用いて排熱回収熱交換器４で蒸気Ｓ１を発生させる。また、二元燃料焚きボイラ５でガス燃料Ｇｆと液体燃料Ｌｆの両方を燃料にして蒸気Ｓ２を発生する。これらの蒸気Ｓ１，Ｓ２を蒸気タービン発電機６に供給して電気を発電し、電力Ｅを供給する。又は、これらの２つの蒸気Ｓ１，Ｓ２をその他の蒸気駆動機器や加熱装置等で形成される蒸気消費機器７に供給して、船内の加熱用の蒸気Ｓとして使用する。

停泊時など船内消費電力が少なくて発電に要する蒸気量が少なく、その他の船内消費蒸気量が少ない場合、余剰蒸気は復水器８にてダンプ処理を行うことで船舶で発生する可燃性ガスを全量処理する。

上記の船舶及び船舶の可燃性ガスの処理方法によれば、発生量が少ない可燃性ガスをガス燃料Ｇｆとして焚いて発生する蒸気Ｓ２を、主機関２、２Ａの排熱回収熱交換器４で発生する蒸気Ｓ１と共に使用することで、可燃性ガスの燃焼処理と同時に、航行中の船内電力を供給する蒸気タービン発電機６の蒸気供給源又は蒸気消費機器７の加熱源として利用できる。従って、航行中の船内電力と船内の加熱源のために消費される液体燃料Ｌｆを軽減できる。

本発明の船舶及び船舶の可燃性ガスの処理方法は、上記のように、航行中の船内電力と船内の加熱源のために消費される燃料を軽減できるので、ＮＧＨハイドレート等の可燃性ガスを発生する固形物をばら積み状態で運搬する船舶及びこの船舶の可燃性ガスの処理方法として利用できる。

１、１Ａ船内エネルギーシステム
２、２Ａ主機関
２Ａａ液体燃料焚きディーゼル機関
２Ａｂ発電機
２Ａｃ推進電動機
３プロペラ
４排熱回収熱交換器
５二元燃料焚きボイラ
６蒸気タービン発電機
７蒸気消費機器
８復水器
Ｅ電力
Ｇ排気ガス
Ｇｆガス燃料
Ｌｆ液体燃料
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２蒸気

Claims

可燃性ガスを発生する固形物をばら積みする貨物倉を備えた船舶において、船舶の推進エネルギーを発生する主機関に排気ガスの熱エネルギーを用いて蒸気を発生させる排熱回収熱交換器を設けると共に、ガス燃料と液体燃料の両方を燃料にして蒸気を発生する二元燃料焚きボイラと、蒸気で発電する蒸気タービン発電機を備えて構成し、前記二元燃料焚きボイラで、前記固形物から発生する可燃性ガスを焚いて蒸気を発生させると共に、この発生した蒸気を前記排熱回収熱交換器から発生する蒸気と共に、前記蒸気タービン発電機に供給して発電するか、又は、蒸気消費機器に供給して使用することを特徴とする船舶。
可燃性ガスを発生する固形物をばら積みする貨物倉を備えた船舶の可燃性ガスの処理方法において、船舶の推進エネルギーを発生する主機関に排気ガスの熱エネルギーを用いて蒸気を発生させる排熱回収熱交換器を設けると共に、ガス燃料と液体燃料の両方を燃料にして蒸気を発生する二元燃料焚きボイラと、蒸気で発電する蒸気タービン発電機を備えて構成し、前記二元燃料焚きボイラで、前記固形物から発生する可燃性ガスを焚いて蒸気を発生させると共に、この発生した蒸気を前記排熱回収熱交換器から発生する蒸気と共に、前記蒸気タービン発電機に供給して発電するか、又は、蒸気消費機器に供給して使用することを特徴とする船舶における可燃性ガスの処理方法。